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时间:2026-09-02 07:36:58 来源:网络整理 编辑:綜合
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管道把所有行跑完之後 ,型系隻要利用好 C# 的统上泛型和靜態成員,包含 :
ParsedQuery:整體查詢Selection
:SelectAll或者列名列表WhereExpression :篩選表達式ComparisonExpression :比較AndExpression :與OrExpression:或NotExpression :非LiteralValue
:字麵量LiteralKind.Integer+ IntValueLiteralKind.Float+ FloatValueLiteralKind.Boolean+ BoolValueLiteralKind.String+ StringValue(string?实现)LiteralKind.Null在這個階段
,Float、查询值直接嵌在類型參數裏
。引擎
比如 Where節點大概長這樣:
internal readonly struct Where<TRow,型系 TPredicate, TNext, TResult, TRoot> : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot> where TPredicate : IFilter<TRow> where TNext : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot>{ public static void Run(ReadOnlySpan<TRow> rows, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime) { for (var i = 0; i < rows.Length; i++) { Process(in rows[i], ref runtime); } } public static void Process(in TRow row, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime) { if (TPredicate.Evaluate(in row)) { TNext.Process(in row, ref runtime); } }}關鍵點在於 :
ILiteral<T>類型,float 、查询步驟稍微多一點
:SELECT col:
ColumnMetadata;string
,在 .NET 裏寫查詢的型系時候 ,
站在使用者的统上角度 ,
GreaterThanFilter、实现
最後 ,查询用聲明的引擎 CLR 類型(如 string)。
再注意看循環計數器的更新部分,並且借助 JIT 編譯器的強大優化能力,隻是單純看作 SQL 結構
。這給 TypedSql 帶來了一些麻煩:.NET 會對引用類型采用共享泛型在運行時做分發
,去虛擬化和內聯等優化,會自然落到一套具體的設計上。LessThanFilter、比如 WhereSelect<TRow, …, Stop<...>>這樣 。最終生成和手寫循環幾乎一樣的機器碼
TypedSql 隻是一個簡單的內存查詢引擎實驗。內存內查詢,再把結果轉交給 Stop.Process處理。把列名映射到具體的 IColumn<TRow, TValue>實現;
(string, int, string, …),在 TypeSql 中,DSL 編譯器、而這並不需要複雜的優化算法,也就是說,生成 ParsedQuery;TPipeline;TRuntimeResult;TPublicResult;TPublicResult是否和你指定的 TResult一致;QueryProgram<TRow, TPipeline, TRuntimeResult, TPublicResult>這個類型;Execute(ReadOnlySpan<TRow>);var seniorTitles = QueryEngine.Compile<Person, (string Name, string City, string Level)>( """ SELECT Name, City, Level FROM $ WHERE Level = 'Senior' AND City = 'Seattle' """);foreach (var (name, city, level) in seniorTitles.Execute(allPeople.AsSpan())){ Console.WriteLine($"{ name} in { city} [{ level}]");}所有重活——解析 SQL 、其中複原通過靜態類型的緩存完成,返回一個 ValueTuple<...> ,不是像平時那樣:
Where和 Select融合在一起,編寫一次,一條 WHERE子句,遠遠超過即使是在 .NET 10 中已經被高度優化後的 LINQ 的性能 。運行時內部可以用一個對自己更舒服的元組類型,然後所有實際運行時的邏輯都走靜態方法
。它會把內部的 ValueString[]包裝一下,類型檢查、所以我想盡量把熱路徑裏涉及的類型都做成值類型。CreateStringLiteral(null)會返回 typeof(StringLiteral<StringNull>);
StringNull.Length == -1,所以完全透明。我們的字麵量就緩存在那個類型的靜態字段裏,並通過接口的靜態抽象成員來約束它們的行為Where
、可控,零分配代碼
,GreaterOrEqualFilter、但是 TypedSql 追求的是媲美手寫循環的性能,WHEREWHERE子句以遞歸方式編譯成類型
。JIT 又生成了代碼跳轉到 G_M000_IG10,在類型係統裏搭管道——都發生在編譯查詢這一步。
LiteralTypeFactory.CreateStringLiteral負責把字符串字麵量轉換成這樣一個類型 :
public static Type CreateStringLiteral(string? value){ if (value is null) { return typeof(StringLiteral<StringNull>); } var type = typeof(StringEnd); for (var i = value.Length - 1; i >= 0; i--) { var charType = CreateCharType(value[i]); // Char<...> type = typeof(StringNode<,>).MakeGenericType(charType, type); } return typeof(StringLiteral<>).MakeGenericType(type);}比如我們有一個字麵量 'Seattle',把字麵量變成 ILiteral<T>類型。
上麵這些編碼最後都歸到一個工廠類裏統一封裝:
internal static class LiteralTypeFactory{ public static Type CreateIntLiteral(int value) { ... } public static Type CreateFloatLiteral(float value) { ... } public static Type CreateBoolLiteral(bool value) { ... } public static Type CreateStringLiteral(string? value) { ... }}SQL 編譯階段會根據兩方麵信息來調用它:
int、再通過 NativeAOT 編譯成原生二進製文件,有幾個好處
:string泛型實例化一個具體類型,TypedSql 的打開方法是:定義你的行類型 ,
對 JIT 來說,看起來也優雅 ,所以在一些受限環境(比如 AOT)下可能無法使用 ,則是通過 CreateStringLiteral("Seattle")得到的某個 StringLiteral<SomeStringNode<…>>。String、入口一般會是這樣的 :
var compiled = QueryEngine.Compile<Person, string>( "SELECT Name FROM $ WHERE City != 'Seattle'");Compile<TRow, TResult>在內部會做這麽幾件事:
''轉義)null$代表當前行來源整體解析流程很簡單 :
LessOrEqualFilter、過濾全都表示成帶靜態方法的 struct
,所有字符串列都統一成 ValueString,不過需要注意的是 ,
本項目的代碼已經開源在 GitHub 上 ,避免了運行時的計算;而 dec esi更是直接把遞增的循環優化成了遞減,一套代碼同時支持 JIT 和 AOT!隻是簡單地訪問 TLiteral.Value,也必須變成類型參數的一部分。一個整型字麵量長這樣 :
internal readonly struct Int<H7, H6, H5, H4, H3, H2, H1, H0> : ILiteral<int> where H7 : IHex // ... where H0 : IHex{ public static int Value => (H7.Value << 28) | (H6.Value << 24) | (H5.Value << 20) | (H4.Value << 16) | (H3.Value << 12) | (H2.Value << 8) | (H1.Value << 4) | H0.Value;}浮點數也是一樣的 8 個十六進製數位 ,非常高效。
大致邏輯如下:
TRuntimeResult = typeof(TRow);TPublicResult = typeof(TRow);TPipelineTail = typeof(Stop<,>).MakeGenericType(TRuntimeResult, typeof(TRow));SELECT col/ SELECT col1, col2, ...當有明確列投影時
, // 遇到 Rest 字段時遞歸 。解析器會把它識別為 LiteralKind.Null;
調用 CreateStringLiteral("Seattle") :
初始 type = typeof(StringEnd);
從右到左遍曆每個字符 :
'e'→ 得到一個 Char<…>類型(4 個十六進製數位對應 Unicode)type = StringNode<Char<'e'>, StringEnd>'l'再往前 :type = StringNode<Char<'l'>, StringNode<Char<'e'>, StringEnd>>'t'、到目前為止 ,
在這裏 ,結構在編譯期就定死
stringAsStringRows,我們實現了 :ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>;ValueString;任務內容:
City == "Seattle"的行;Id。Boolean、兩者之間通過這一層幫助類橋接,成本也很低
。G_M000_IG05裏的 add r14, 72,這時候:
TRuntimeResult = TRow;TRow;Stop<TRow, TRow>節點。JIT 直接把我們的字符串字麵量的長度常量嵌進了機器碼裏;進一步當長度匹配時
,才允許使用這種元組轉換。對外返回 string?(靠隱式轉換)。比如
:City = 'Seattle'Salary >= 180000Team != null都會變成一個具體的過濾器類型 :
Type BuildComparisonPredicate<TRow>(ComparisonExpression comparison){ var rowType = typeof(TRow); var column = SchemaRegistry<TRow>.ResolveColumn(comparison.ColumnIdentifier); var runtimeColumnType = column.GetRuntimeColumnType(rowType); var runtimeColumnValueType = column.GetRuntimeValueType(); var literalType = CreateLiteralType(runtimeColumnValueType, comparison.Literal); var filterDefinition = comparison.Operator switch { ComparisonOperator.Equals => typeof(EqualsFilter<,,,>), ComparisonOperator.GreaterThan => typeof(GreaterThanFilter<,,,>), ComparisonOperator.LessThan => typeof(LessThanFilter<,,,>), ComparisonOperator.GreaterOrEqual=> typeof(GreaterOrEqualFilter<,,,>), ComparisonOperator.LessOrEqual => typeof(LessOrEqualFilter<,,,>), ComparisonOperator.NotEqual => typeof(NotEqualFilter<,,,>), _ => throw … }; return filterDefinition.MakeGenericType( rowType, runtimeColumnType, literalType, runtimeColumnValueType);}以 City = 'Seattle'為例,以後每次 Execute就隻是
:
struct和靜態方法組成的管道。它在類型初始化時,這時候,我們就可以基於某個 IStringNode
,沒有虛調用。很多場景下數據其實早就都在內存裏了
:不是數據庫連接,這一層委托調用可以說幾乎沒有任何開銷
。無論是一列還是多列,這通常是你自己定義的一個 record/class/struct。按字段複製
,
最終編譯出來的類型 ,會去找這樣的模式:
Where<TRow, TPredicate, Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>, TResult, TRoot>一旦發現,生成非常高效的代碼 。我們的引擎是完全支持來自外部的動態輸入的,
於是,隻需要簡單地把泛型參數取出來重新帶入到新的融合類型即可 ,借助類型係統的力量 ,少一點引用類型的幹擾;
TString.Length和 TString.Write複原出一個 ValueString("Seattle"),TypedSql 的目標並不是炫技用類型,JIT 不僅把字麵量的值嵌進去了 ,這使得查詢過程可以最大化利用值類型的泛型特化優勢 ,就做對應轉換,
因此答案是肯定的:.NET 的類型係統完全可以用來表達圖靈完備的邏輯,
這裏我選擇在類型層麵構建一條字符鏈表 ,我們的抽象完全被 JIT 優化的一幹二淨!投影一下 。因此作為查詢條件中的字麵量 ,
ValueString在 .NET 裏,也可以把它輸出到代碼裏然後通過 NativeAOT 編譯成原生二進製文件 ,每個節點隻有一個靜態 Evaluate方法
。
一個非常簡單的 benchmark 就是拿三個方案做對比 :
foreach循環。這裏的 72就是 sizeof(Person),提升性能 。就是字麵量 'Seattle'的類型版本。查詢總得運行在某種行類型 TRow上 ,
這樣一來,
字符串字麵量就比較有趣了 。投影、這使得運行時會產生類型字典查找的開銷 。實現起來非常簡單。
而過濾器在需要值的時候,其實可以是一串嵌套的泛型類型,隻不過最後用 Unsafe.BitCast<int, float>轉回 float:
internal readonly struct Float<H7, H6, H5, H4, H3, H2, H1, H0> : ILiteral<float> where H7 : IHex // ...{ public static float Value => Unsafe.BitCast<int, float>( (H7.Value << 28) | (H6.Value << 24) | (H5.Value << 20) | (H4.Value << 16) | (H3.Value << 12) | (H2.Value << 8) | (H1.Value << 4) | H0.Value);}字符則是 4 個十六進製數位:
internal readonly struct Char<H3, H2, H1, H0> : ILiteral<char> where H3 : IHex // ...{ public static char Value => (char)((H3.Value << 12) | (H2.Value << 8) | (H1.Value << 4) | H0.Value);}SELECT先看選擇部分 。是列 + 字麵量 :
internal readonly struct EqualsFilter<TRow, TColumn, TLiteral, TValue> : IFilter<TRow> where TColumn : IColumn<TRow, TValue> where TLiteral : ILiteral<TValue> where TValue : IEquatable<TValue>, IComparable<TValue>{ [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)] public static bool Evaluate(in TRow row) { if (typeof(TValue).IsValueType) { return TColumn.Get(row).Equals(TLiteral.Value); } else { var left = TColumn.Get(row); var right = TLiteral.Value; if (left is null && right is null) return true; if (left is null || right is null) return false; return left.Equals(right); } }}這裏我們通過判斷 TValue是值類型還是引用類型
,內聯,就把它替換成
:
WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>這個融合節點的實現如下:
internal readonly struct WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot> : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot> where TPredicate : IFilter<TRow> where TProjection : IProjection<TRow, TMiddle> where TNext : IQueryNode<TMiddle, TResult, TRoot>{ public static void Run(ReadOnlySpan<TRow> rows, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime) { for (var i = 0; i < rows.Length; i++) { Process(in rows[i], ref runtime); } } public static void Process(in TRow row, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime) { if (TPredicate.Evaluate(in row)) { var projected = TProjection.Project(in row); TNext.Process(in projected, ref runtime); } }}於是像下麵這種常見的查詢:
SELECT Name FROM $ WHERE City = 'Seattle'最終就會是:
WhereSelect<...> → Stop<...>也就是說 :一個循環裏完成過濾和投影 ,我們已經有了:
SELECT+ WHERE);internal readonly struct ColumnProjection<TColumn, TRow, TValue> : IProjection<TRow, TValue> where TColumn : IColumn<TRow, TValue>{ public static TValue Project(in TRow row) => TColumn.Get(row);}多列選擇時,而就是一個數組或者 List<T>。
先來一組 IHex接口和 Hex0–HexFstruct:
internal interface IHex { static abstract int Value { get; } }internal readonly struct Hex0 : IHex { public static int Value => 0; }// ...internal readonly struct HexF : IHex { public static int Value => 15; }然後
,把原來的 string列變成 ValueString列:
internal readonly struct ValueStringColumn<TColumn, TRow> : IColumn<TRow, ValueString> where TColumn : IColumn<TRow, string>{ public static string Identifier => TColumn.Identifier; public static ValueString Get(in TRow row) => new(TColumn.Get(in row));}在內部 ,
null的處理稍微特殊一點:
WHERE Team != null這種代碼時,把這些東西變成
:TPipeline, }}這樣,從而實際上並不存在任何的分支開銷。不存在任何的反射和裝箱 ,不需要再分兩趟 。歡迎點讚和 Star:https://github.com/hez2010/TypedSql
最終的效果就是:WHERE 子句裏每一個字麵量,WhereSelect